亚星游戏官网-www.yaxin868.com

硬度试验的制造方法
【专利摘要】一种硬度试验机，具有：试验力施加器，使用通过将电流供给到设置在磁场中的驱动线圈而产生的电磁力来产生试验力，并且向压头施加试验力以将压头按压到样品的表面中；温度检测器，检测试验力施加器的温度；以及试验力校正器，基于由温度检测器检测到的温度来校正从试验力施加器产生的试验力。
【专利说明】硬度试验机
【技术领域】
[0001 ] 本公开涉及一种硬度试验机。
【背景技术】
[0002]作为材料试验机,常规地已知一种通过将压头柱(indenter column)按压到样品表面中来形成压痕的硬度试验机，压头柱在其最前端具有压头，然后用位移计测量所形成压痕的深度(压头的位移量)。使用位移量与施加到压头的试验力之间的关系，硬度试验机测量出样品的物理特性值，比如硬度。
[0003]作为上面这样的硬度试验机，已知一种硬度试验机，其中在将试验力施加到压头以允许选择期望的试验力的机构中采用电磁力(执行电动机(force motor))(例如参考第4942579号日本专利)。当在施加试验力的机构中采用电磁力时，采用杠杆系统。因此，当压头被按压到样品中时，相对位置在线圈和产生电磁力的试验力施加器中的磁体之间发生改变，因此导致磁通密度减少并因此导致试验力减少。因此，常规的硬度试验机合并了试验力校正功能，以解决与线圈和磁体之间相对位置改变相关联的试验力的减少。
[0004]然而，在常规的硬度试验机中，电流在线圈中流动，以产生试验力。因此，在试验力施加器中无法防止热量的产生。在试验力施加器的磁体中产生热量的情况下，磁通密度得以减少，因此试验力得以减少。特别地，当产生大的试验力(例如，0.3至2kgf)时，大的电流(例如，0.195至1.3A)在线圈中流动。因此，在试验力施加器中产生过多的热量，导致试验力的大幅减少。

【发明内容】

[0005]本公开的优点在于提供了一种通过解决与在试验力施加器中产生的热量相关联的试验力减少而能够获得高精度试验力的硬度试验机。
[0006]鉴于上面内容，本公开的第一方面提供了一种硬度试验机，所述硬度试验机通过用压头向样品的表面施加试验力来形成压痕以及通过在形成所述压痕时测量所述压头的压痕深度来测量所述样品的硬度。所述硬度试验机包括:试验力施加器，所述试验力施加器使用通过将电流供给到设置在磁场中的驱动线圈而产生的电磁力来产生试验力，并且向所述压头施加试验力以将所述压头按压到所述样品的表面中；温度检测器，所述温度检测器检测所述试验力施加器的温度；以及试验力校正器，所述试验力校正器基于由所述温度检测器检测到的温度来校正从所述试验力施加器产生的试验力。
[0007]本公开的第二方面提供了根据第一方面的所述硬度试验机，还包括:试验力测量器，所述试验力测量器测量由所述压头施加到布置在上表面上的所述样品的试验力；以及存储器，所述存储器储存基于由所述试验力施加器产生的试验力而产生的试验力校正表、由所述试验力测量器测量到的试验力测量值以及由所述温度检测器检测到的温度。所述试验力校正器基于储存在所述存储器中的试验力校正表来校正由所述试验力施加器产生的试验力。[0008]本公开的第三方面提供了根据第二方面的所述硬度试验机，还包括:提升/降低装置，所述提升/降低装置在上下方向上移动所述试验力测量器；进入量(ingressamount)检测器，所述进入量检测器检测由所述试验力施加器按压到所述样品的表面中的所述压头的进入量；确定器，所述确定器在由所述试验力施加器将所述压头按压到所述样品的表面中之后基于由所述进入量检测器检测到的所述压头的进入量致使所述提升/降低装置调节所述压头与所述样品相接触的位置的高度，并且确定所述压头与所述样品相接触的位置的高度是否处于预定的基准位置；测量控制器，所述测量控制器致使所述试验力测量器测量施加到所述样品的试验力，并且当所述确定器确定所述高度处于所述预定的基准位置时致使所述温度检测器检测所述试验力施加器的温度；以及表产生器，所述表产生器在所述测量控制器的控制下基于试验力的测量值以及所检测到的温度来产生所述试验力校正表。
[0009]根据本公开，伴随着由于所述试验力施加器中产生的热量造成的试验力减少可以校正试验力，因此可以获得高精度的试验力。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]借助于本发明示例性实施方式的非限制性示例并参考所指出的多幅附图，本公开在以下详细说明中进一步加以描述，遍及附图的这几个视图在图中相同的参考标记代表类似的部分，其中:
[0011]图1是图示根据一实施方式的硬度试验机的整体构造的右侧视图；
[0012]图2是图示根据本实施方式的硬度试验机的控制构造的框图；
[0013]图3是图示根据本实施方式的硬度试验机的试验力校正工艺的流程图；
[0014]图4是图示根据本实施方式的硬度试验机的试验力校正表产生工艺的流程图；以及
[0015]图5图示了示例性试验力校正表。
【具体实施方式】
[0016]本文中示出的特定内容借助了示例并仅仅出于说明性地讨论了本公开实施方式的目的，并且因提供被认为是本发明原理和概念方面的最有用且容易理解的说明而提出。有鉴于此，相比于用于基本认识本发明的必要内容，并未试图更详细地示出本发明的结构细节，在对本领域技术人员而言附图如何使本发明的形式可能在实践中体现得显而易见的情况下，做出了本说明。
[0017]下面参考附图详细地描述了本公开的实施方式，在下面的描述中，X方向为附图的左右方向，Y方向为前后方向，而Z方向为上下方向。此外，X-Y平面为水平平面。
[0018]参考图1和2，根据本实施方式的硬度试验机100包括设置有每个部件的试验机主体10以及执行对试验机主体10的全面控制的控制器200。
[0019]试验机主体10具有电子天平1、XY工作台2、工作台升降部3、压头柱单元6、压力施加器7、转塔8、物镜9、图像捕获器20、显示器30、操作器40等。电子天平I用作试验力测量器，其测量施加到样品S的试验力，样品S布置在上表面上。XY工作台2可以在XY方向上移动电子天平I。工作台升降部3用作在Z方向上移动电子天平I的提升/降低装置。压头柱单元6具有压头柱5，压头柱5在其下端具有压头4，压头4在布置于电子天平I上的样品S中形成压痕。压力施加器7向压头柱5施加预定的试验力。转塔8允许压头柱5或者物镜9中的任一个布置在样品S上方。物镜9被保持到转塔8的下表面。图像捕获器20捕获形成在样品S表面中的压痕等的图像。
[0020]电子天平I被构造为允许样品S布置在其上表面上。电子天平I测量由压头4施加到样品S的试验力，并基于所测量的试验力向控制器200输出信号。XY工作台2被构造为允许电子天平I布置在其上表面上。XY工作台2被构造为依据从控制器200输入的控制信号在XY方向(水平方向)上移动，可以使布置在上表面上的电子天平I在XY方向上移动。设置到XY工作台2下表面的工作台升降部3依据从控制器200输入的控制信号使XY工作台2和电子天平I在Z方向(上下方向)上移动。此外，工作台升降部3设置在基底11的上表面上，基底11在试验机主体10下面向前突出。因此，样品S通过XY工作台2在XY方向上移动，并且通过工作台升降部3在Z方向上移动，以调节其相对于压头4或物镜9的位置。
[0021]压头柱单元6设置在臂12中，臂12在试验机主体10上面向前突出。压头柱单元6具有:支撑弹簧61 ;压头柱5 ;第一执行电动机62 ;压头柱位移检测器63 ;等。支撑弹簧
61设置在臂12的固定部13中。压头柱5在上端和下端分别由支撑弹簧61弹性地支撑。第一执行电动机62产生试验力，以在轴向方向上移动压头柱5,并因此向压头柱5施加试验力。压头柱位移检测器63检测压头柱5的位移量。压头柱5在其下端具有压头4，压头4从上面按压到样品S上，以在其表面中形成压痕，样品S布置在电子天平I的上表面上。
[0022]支撑弹簧61是板簧，它具有固定到固定部13的第一端并且从固定部13大致水平地延伸。板簧61的第二端分别连接到压头柱5的上端和下端，因此相对于电子天平I垂直地支撑起压头柱5。当压头柱5通过第一执行电动机62等上下移动时，支撑弹簧61弯曲，使得压头柱5保持垂直于电子天平I。
[0023]第一执行电动机62包括磁路构造62a、设置到压头柱5的驱动线圈62b以及温度传感器62c。响应于从控制器200输入的控制信号,第一执行电动机62在轴向方向上移动压头柱5，以向压头柱5 (压头4)施加试验力。第一执行电动机62利用通过由磁路构造62a中的磁体在一间隙之中产生的磁场与在定位于该间隙内部的驱动线圈62b中流动的电流之间的电磁感应(电磁力)而产生的力作为驱动力。换句话说，第一执行电动机62依据供给到第一执行电动机62的驱动线圈62b的电流量产生期望的驱动力，并且基于该驱动力向压头柱5施加各种试验力。在存在施加到压头柱5的试验力的情况下，位于压头柱5下端的压头4被按压到样品S的表面中。例如，第一执行电动机62可以在从1gf (低)到30gf (高)的范围内施加试验力。温度传感器62c设置在磁路构造62a中的磁体附近，检测第一执行电动机62的温度。然后，温度传感器62c基于所检测到的温度向控制器200输出信号。因此，第一执行电动机62用作试验力施加器,其产生试验力并向压头4施加试验力，以将压头4按压到样品S的表面中，通过将电流供给到定位于磁场中的驱动线圈62b而产生的电磁力会产生试验力。此外，温度传感器62c用作温度检测器，其检测第一执行电动机62的温度。
[0024]压头柱位移检测器63包括刻度51，刻度51设置到压头柱5并且以预定的间隔刻有校准标记，并且线性编码器52以光学方式读取刻度51上的校准标记。当压头4被按压到样品S中(具体地，压头4的进入量被按压到样品S中(压痕的深度))时，压头柱位移检测器63检测压头柱5的位移量，进而基于所检测到的位移量向控制器200输出压头柱位移信号。在本实施方式中，基准位置被提前限定在使压头4可以最有效地将试验力传送到样品S的位置。在刻度51上，基准位置被具体地限定在Imm的校准标记位置处。因此，压头柱位移检测器63用作进入量检测器，其检测按压到样品S表面之中的压头4的进入量。
[0025]压力施加器7包括控制杆71、第二执行电动机72等。控制杆71设置在压头柱单元6上面。第二执行电动机72产生试验力使控制杆71旋转，并因此向压头柱5施加试验力。
[0026]大致在中央部中，控制杆71通过旋转轴71c可旋转地枢转到臂12。第二执行电动机72附接至控制杆71的第一端部71a。控制杆71的第二端部71b从旋转轴71c朝向压头柱单元6延伸，并且定位在压头柱5上面。第二端部71b具有按压部71d，用于下压压头柱5的上端5a。
[0027]第二执行电动机72包括磁路构造72a、驱动线圈72b以及温度传感器72c。第二执行电动机72在轴向方向上移动负载轴72c,以向第一端部71a施加作用力使控制杆71旋转。第二执行电动机72利用通过由磁路构造72a中的磁体在一间隙之中产生的磁场与在定位于该间隙内部的驱动线圈72b中流动的电流之间的电磁感应(电磁力)而产生的力作为驱动力。因此，控制杆71的第二端部71b向下移动，进而使第二端部71b中的按压部71d沿轴向方向下压压头柱5。在轴向方向上移动压头柱5会向压头柱5 (压头4)施加试验力。在存在施加到压头柱5的试验力的情况下，位于压头柱5下端的压头4被按压到样品S的表面中。例如，第二执行电动机72可以在从31gf (低)到200gf (高)的范围内施加试验力，或者在从201gf (低)到2，OOOgf (高)的范围内施加试验力。温度传感器72c设置在磁路构造72a中的磁体附近，检测第二执行电动机72的温度。然后，温度传感器72c基于所检测到的温度向控制器200输出信号。因此，第二执行电动机72用作试验力施加器，其产生试验力并向压头4施加试验力，以将压头4按压到样品S的表面中，通过将电流供给到定位于磁场中的驱动线圈72b而产生的电磁力会产生试验力。此外，温度传感器72c用作温度检测器，其检测第二执行电动机72的温度。
[0028]转塔8包括转塔主体8a、可旋转地将转塔主体8a枢转到臂12的旋转轴8b等。通过旋转转塔主体8a，压头柱5或者物镜9中的任一个可以布置在样品S上方。具体地，例如，压痕可以通过将压头柱5布置在样品S上面而形成在样品S的表面中，并且所形成的压痕可以通过将场透镜9布置在样品S上面进行观察。
[0029]与图像捕获器20的显微镜20a相关联的物镜9被保持到转塔8的下表面。当旋转转塔8 (转塔主体8a)将物镜9转换到对应于图像捕获器20的位置时，物镜9使图像捕获器20能够捕获样品S的图像。
[0030]图像捕获器20包括显微镜20a、附接至显微镜20a的CXD相机(附图中未示出)、照亮样品的观察位置的发光装置(附图中未示出)等。图像捕获器20捕获形成在样品S表面中的压痕的图像。然后，图像捕获器20向控制器200输出所捕获的压痕的图像数据。
[0031]例如，显示器30为液晶显示器面板，并且根据从控制器200输入的控制信号执行对由图像捕获器20捕获的样品S的表面图像、各种试验结果等的显示处理。具体地，显示器30显示用于调节试验力的试验力调节按钮、电子天平I的测量值、压头柱位移检测器63的测量值等。
[0032]例如，操作器40为一组比如位于键盘中的操作键，并且在使用者进行操作时输出与针对控制器200的操作相关联的操作信号。而且，操作器40还可包括比如鼠标或者触摸屏的定点装置、远程控制系统以及其它操作装置。当使用者输入指令在样品S上执行硬度试验(测量开始指令)时，以及当使用者限定施加到压头4的试验力时，操作该操作器40。
[0033]如图2所示，控制器200包括CPU201、RAM202以及存储器203。通过执行储存在存储器203中的预定程序，控制器200控制操作以执行预定的硬度试验。此外，控制器200通过系统总线将驱动电路等连接到电子天平1、XY工作台2、工作台升降部3、压头柱单元6、压力施加器7、图像捕获器20、显示器30、操作器40等。
[0034]CPU201检索储存在存储器203中的处理程序，然后展开并执行RAM202中的处理程序。因此，CPU61执行对硬度试验机100的整体控制。RAM202展开在RAM202内的程序储存区域由CPU201执行的处理程序，并且在数据储存区域中储存输入数据以及在执行处理程序期间产生的处理结果等。例如，存储器203包括储存程序、数据等的记录介质(附图中未示出)。记录介质包括半导体存储器等。存储器203储存各种数据、各种处理程序以及通过运行允许CPU201执行对硬度试验机100的整体控制的程序而处理的数据。此外，存储器203储存基于第一执行电动机62或第二执行电动机72所产生的试验力而产生的试验力校正表T、由电子天平I测量的试验力测量数据以及由温度传感器62c或温度传感器72c所检测到的温度。
[0035]响应于与用于执行操作器40的硬度试验的操作相关联的试验操作信号输入，例如，CPU201执行储存在存储器203中的预定程序，以基于为进行预定的硬度试验而提前设定的预定的操作条件(例如，针对压头柱5的操作条件)分别将与预定的试验力相关联的电流供给到第一执行电动机62和第二执行电动机72的驱动线圈62b和72b，并因此执行对第一执行电动机62和第二执行电动机72的操作的控制。另外,CPU201基于从压头柱位移检测器63输入的压头柱位移信号来计算样品S的硬度。具体地，CPU201基于按压到样品S中的压头4的进入量(压痕深度)来测量样品S的硬度。
[0036]另外，作为试验力校正器，CPU201分别基于由温度传感器62c或温度传感器72c检测到的温度来校正由第一执行电动机62或第二执行电动机72产生的试验力。具体地，CPU201基于储存在存储器203中的试验力校正表T来校正由第一执行电动机62或第二执行电动机72产生的试验力。
[0037]下面参考图3的流程图来描述根据本实施方式的硬度试验机100的试验力校正工艺。首先，将样品S稳固在XY工作台2上(步骤SI)。具体地，使用者将样品S布置在XY工作台2的上表面上并将样品S稳固到上面。在试验力校正过程中，电子天平I并未布置在XY工作台2的上表面上。相反，样品S直接布置并稳固在XY工作台2的上表面上。
[0038]然后，使样品S的表面对焦(步骤S2)。具体地，在通过旋转转塔主体8a把物镜9定位在样品S上面的状态下，CPU201移动XY工作台2，直接在物镜9下面将在样品S的表面上定位预定的面积。然后，CPU201基于由图像捕获器20捕获的图像数据而上下移动工作台升降部3，以对焦于样品S的表面上。
[0039]然后，接近样品S (步骤S3)。具体地，在通过旋转转塔主体8a把压头4定位在样品S上面的状态下，CPU201朝向样品S下移压头4并带动压头4与样品S的表面接触。[0040]然后，获得温度传感器62c或72c的测量值(步骤S4)。具体地，CPU201分别获得第一执行电动机62或第二执行电动机72的温度传感器62c或72c的测量值,这已经产生了预定的试验力。
[0041]然后，参考试验力校正表T来校正将要产生的试验力(步骤S5)。具体地，基于在步骤S4中分别由温度传感器62c或温度传感器72c检测到的温度以及将要由第一执行电动机62或第二执行电动机72产生的试验力，CPU201参考储存在存储器203中的试验力校正表T校正将要由第一执行电动机62或第二执行电动机72产生的试验力。因此，CPU201用作试验力校正器，其分别基于由温度传感器62c或温度传感器72c检测到的温度来校正将要由第一执行电动机62或第二执行电动机72产生的试验力。稍后将参考图4来描述产生试验力校正表T的方法。稍后将参考图5来描述所产生的试验力校正表T的不例。
[0042]然后，产生被校正的试验力(步骤S6)。具体地，CPU201控制第一执行电动机62或第二执行电动机72产生试验力(在步骤S5中，试验力被校正)，并且向压头柱5施加试验力。然后，设置在压头柱5下端的压头4向样品S施加试验力。
[0043]然后，确定试验时间是否结束(步骤S7)。具体地，CPU201根据步骤S6中产生的试验力确定预定的时间是否已经过去。当确定预定的时间已经过去时，CPU201确定试验时间已经结束(步骤S7:是)，并终止试验力校正过程。与此同时，当确定预定的时间还未过去时，CPU201确定试验时间还未结束e (步骤S7:否)，并继续进行至步骤S4以再次获得温度传感器62c或72c的测量值。此后，重复步骤S4至步骤S7的过程，直到试验时间结束为止。在本实施方式中，在试验力校正过程结束之后(步骤S7:是)，计算样品S的硬度。
[0044]下面将参考图4的流程图来描述根据本实施方式的硬度试验机100的试验力校正表产生工艺。首先，将样品S稳固在XY工作台I上(步骤S101)。具体地，使用者将电子天平I布置在XY工作台2的上表面上，进而将样品S布置并稳固到电子天平I的上表面。
[0045]然后，使样品S的表面对焦(步骤S102)。具体地，在通过旋转转塔主体8a把物镜9定位在样品S上面的状态下，CPU201移动XY工作台2，直接在物镜9下面将在样品S的表面上定位预定的面积。然后，CPU201基于由图像捕获器20捕获的图像数据而上下移动工作台升降部3，以对焦于样品S的表面上。
[0046]然后，接近样品S (步骤S103)。具体地，在通过旋转转塔主体8a把压头4定位在样品S上面的状态下，CPU201朝向样品S下移压头4并带动压头4与样品S的表面接触。
[0047]然后，确认样品接触位置的高度(步骤S104和S105)。具体地，当在步骤S103中完成了接近样品S时为了检测样品接触位置的高度，CPU201首先致使线性编码器52读取压头柱位移检测器63的刻度51上的校准标记，进而确定刻度51上读取的校准标记是否定位在Imm处(基准位置)(步骤S104)。当确定刻度51上的校准标记定位在Imm处时(步骤S104:是)，CPU201继续进行至步骤S106。与此同时，当确定刻度51上的校准标记并未定位在Imm处时(步骤S104:否)，CPU201致使显示器30显示误差。然后，CPU201上下移动工作台升降部3以调节样品接触位置的高度(步骤S105)。当在步骤S105中完成了对样品接触位置的高度的调节时，CPU201继续进行至步骤S104，以再次确认样品接触位置的高度。
[0048]然后，产生预定的试验力(步骤S106)。具体地，CPU201控制第一执行电动机62或第二执行电动机72来产生预定的试验力并向压头柱5施加预定的试验力。然后，设置在压头柱5下端的压头4向样品S施加试验力。
[0049]然后，确认样品接触位置的高度(步骤S107和S108)。具体地，当在步骤S106中向样品S施加预定的试验力时为了检测样品接触位置的高度，CPU201首先致使线性编码器52读取压头柱位移检测器63的刻度51上的校准标记，进而确定刻度51上读取的校准标记是否定位在预定的基准位置即Imm处(步骤S107)。当确定刻度51上的校准标记定位在Imm处时(步骤S107:是)，CPU201继续进行至步骤S109。与此同时，当确定刻度51上的校准标记并未定位在Imm处时(步骤S107:否)，CPU201致使显示器30显示误差。然后，CPU201上下移动工作台升降部3以调节样品接触位置的高度(步骤S108)。当在步骤S108中完成了对样品接触位置的高度的调节时，CPU201继续进行至步骤S107，以再次确认样品接触位置的高度。因此，CPU201用作确定器。在通过第一执行电动机62或第二执行电动机72将压头4按压到样品S的表面中之后基于由压头柱位移检测器63检测到的压头4的进入量，确定器致使工作台升降部3调节压头4与样品S相接触的位置的高度，并确定压头4与样品S相接触的位置的高度是否处于预定的基准位置。
[0050]然后，获得电子天平I以及温度传感器62c或72c的测量值(步骤S109)。具体地，CPU201分别获得当刻度51上的校准标记定位在Imm处时电子天平I的测量值，以及第一执行电动机62或第二执行电动机72的温度传感器62c或72c的测量值，这在步骤S106中已经产生了预定的试验力。在本实施方式中，在步骤S109的时间里，步骤S106中产生的试验力也继续施加到样品S。因此，CPU201用作测量控制器。当确定器确定样品接触位置的高度处于预定的基准位置时(步骤S107:是)，测量控制器致使电子天平I测量施加到样品S的试验力，并且致使温度传感器62c或温度传感器72c检测第一执行电动机62或第二执行电动机72的温度。
[0051]然后，确定是否测量到磁密度的低下特性(lowering property)(步骤SI 10)。具体地，基于步骤S106中产生的预定的试验力以及步骤S109中获得的电子天平I的测量值，CPU201确定在预定的时间周期内是否测量到伴随磁体中所产生热量的磁密度的低下特性。当确定测量到磁密度的低下特性时(步骤SllO:是)，CPU201继续进行至步骤S111。与此同时，当确定没有测量到磁密度的低下特性时(步骤SllO:否)，CPU201致使显示器30显示误差。然后，CPU201继续进行至步骤S107，以再次确认样品接触位置的高度。例如，在没有获得电子天平I的测量值的情况下或者在电子天平I的测量值大于步骤S106中产生的预定的试验力的情况下，没有测量到磁密度的低下特性。
[0052]然后，产生试验力校正表T (步骤S111)。具体地，CPU201根据步骤SllO中测量到的磁密度的低下特性以及步骤S109中获得的温度传感器62c或温度传感器72c的测量值而产生试验力校正表T。参考图5描述了一示例，其中当步骤S106中产生的预定的试验力为N[kgf]时，产生了试验力校正表T。图5中示出的该示例证明:例如，由于在22°的温度下试验力减少了 2%，所以对于减少量为2%的试验力需要另外产生。于是，在步骤Slll中产生了试验力校正表T的情况下，当产生预定的试验力时，伴随着产生预定试验力的第一执行电动机62或第二执行电动机72的温度降低可以校正被减少的试验力。步骤Slll中产生的试验力校正表T储存在存储器203中。因此，CPU201用作表产生器，其在测量控制器的控制下基于试验力的测量值以及所检测到的温度来产生试验力校正表T(步骤S109)。
[0053]然后，确定是否针对所有期望的试验力均产生了试验力校正表T(步骤S112)。具体地，使用者在显示器30上显示步骤Slll中产生的试验力校正表T，以确定是否针对所有期望的试验力均产生了试验力校正表T。当确定针对所有期望的试验力均已经产生试验力校正表T时(步骤S112:是)，压头4移动到待用位置(步骤S113)并且该过程结束。与此同时，当确定针对至少一个期望的试验力还未产生试验力校正表T时(步骤S112:否)，该过程继续进行至步骤S106，以产生预定的试验力(还没有产生试验力校正表T的试验力)。
[0054]如上所述，根据本实施方式的硬度试验机100具有试验力施加器(第一执行电动机62、第二执行电动机72)、温度检测器(温度传感器62c、温度传感器72c)以及试验力校正器(CPU201)。试验力施加器使用通过将电流供给到设置在磁场中的驱动线圈72b而产生的电磁力来产生试验力，并向压头4施加试验力以将压头4按压到样品S的表面中。温度检测器检测试验力施加器的温度。基于由温度检测器检测到的温度，试验力校正器校正从试验力施加器产生的试验力。根据本实施方式的硬度试验机100，伴随着由于试验力施加器中产生的热量造成的试验力减少可以校正试验力，因此可以获得高精度的试验力。
[0055]此外，根据本实施方式的硬度试验机100具有试验力测量器(电子天平I)以及存储器(存储器203)。试验力测量器测量由压头4施加到布置在上表面上的样品S的试验力。存储器储存:基于试验力施加器所产生的试验力而产生的试验力校正表T、由试验力测量器测量到的试验力测量值以及由温度检测器检测到的温度。试验力校正器基于储存在存储器中的试验力校正表T来校正由试验力施加器产生的试验力。根据本实施方式的硬度试验机100，一旦检测到试验力施加器的温度就可以立即校正试验力，因此可以容易地获得高精度的试验力。
[0056]此外，根据本实施方式的硬度试验机100具有提升/降低装置(提升部，或工作台升降部3)、进入量检测器(压头柱位移检测器63)、确定器(CPU201)、测量控制器(CPU201)以及表产生器(CPU201)。提升/降低装置在上下方向上移动试验力测量器。进入量检测器检测由试验力施加器按压到样品S的表面中的压头4的进入量。在由试验力施加器将压头4按压到样品S的表面中之后基于由进入量检测器检测到的压头4的进入量，确定器致使工作台升降部3调节压头4与样品S相接触的位置的高度，并确定压头4与样品S相接触的位置的高度是否处于预定的基准位置。当确定器确定该高度处于预定的基准位置时，测量控制器致使试验力测量器测量施加到样品S的试验力，并且致使温度检测器检测试验力施加器的温度。表产生器在测量控制器的控制下基于试验力的测量值以及所检测到的温度来产生试验力校正表T。根据本实施方式的硬度试验机100，当压头4与样品S相接触的位置的高度处于预定的基准位置时，具体地当压头4位于将试验力最有效地传送到样品S的位置时，产生试验力校正表T。这使与试验力施加器中所产生的热量相关联的试验力减少以及试验力的校正量最小化。
[0057]基于根据本公开的实施方式给出具体描述。然而，本发明并不限于上述实施方式，并可在不偏离本发明实质的范围内进行修改。
[0058]在上面的实施方式中，例如，工作台升降部3自动地上下移动，以调节样品接触位置的高度(图4中的步骤S105和S108)。然而，本发明不限于此。例如，工作台升降部3可手动地上下移动，以允许使用者手动调节高度。
[0059]此外，在上面的实施方式中，在确认样品接触位置的高度期间当确定刻度51上读取的校准标记没有定位在Imm处(基准位置)时(图4中步骤S104和S107:否)，误差得以显示在显示器30上。然而，本发明不限于此。例如，可设置能够输出声音的扬声器来输出报警声，代替显示器30上的误差。可替代地，报警声可连同显示器30上的误差一起输出。
[0060]此外，在上面的实施方式中，当确定在预定的时间周期内没有测量出磁密度的低下特性时(图4中的步骤SllO:否)，误差得以显示在显示器30上。然而，本发明不限于此。例如，可输出报警声来代替显示器30上的误差，或者报警声可连同显示器30上的误差一起输出。另外，在误差显示在显示器30上之后，工艺继续进行至步骤S107，以再次确认样品接触位置的高度。然而，本发明不限于此。例如，工艺可继续进行至步骤S106，以再次产生预定的试验力；或者继续进行至步骤S103，以再次接近样品S。
[0061]此外，在上面的实施方式中，两个执行电动机(第一执行电动机62和第二执行电动机72)设置为试验力施加器。然而，本发明不限于此。例如，仅仅可设置第一执行电动机
62或第二执行电动机72中的任一个。
[0062]此外,在上面的实施方式中，试验力校正表T产生于图4所不的试验力校正表产生工艺中。然而，本发明不限于此。例如，基于从多个硬度试验机100统计获得的磁密度的低下特性，通用试验力校正表T可提前准备并储存在存储器203中。
[0063]此外，在上面的实施方式中，产生试验力校正表T，并且参考试验力校正表T校正试验力。然而，本发明不限于此。例如，基于从多个硬度试验机100统计获得的磁密度的低下特性，可展开代表温度和试验力的减少之间的关系的预定计算公式。然后，可基于所展开的计算公式来校正试验力。
[0064]另外，在不偏离本发明实质的范围内，也可对构成硬度试验机100的每个部件的详细结构和操作做出适当的修改。
[0065]应注意到，已经仅仅出于解释的目的而提供前述示例，并且绝不应视为限制本发明。虽然本发明已经参考示例性实施方式加以描述，但应认识到本文中已经使用的词语是描述性和图示性词语，而非限制性词语。在不背离本发明各方面的范围和精神的前提下，如目前声明的以及修改的，在所附权利要求的范围内可做出改变。虽然本发明已经在本文中参考特定结构、材料和实施方式加以描述，但本发明并不意欲限于本文中公开的特定内容；相反，本发明扩展至所有功能上等同的结构、方法和应用，比如落入所附权利要求的范围内。
[0066]本发明并不限于上述实施方式，并且在不背离本发明范围的前提下可以进行各种变化和修改。
[0067]相关申请的交叉引用
[0068] 根据美国法典35 § 119，本申请要求2013年3月6日提交的第2013-043714号日本申请的优先权，其全部公开内容明确地通过引用合并于本文中。
【权利要求】
1.一种硬度试验机，所述硬度试验机通过用压头向样品的表面施加试验力来形成压痕以及通过在形成所述压痕时测量所述压头的压痕深度来测量所述样品的硬度，所述硬度试验机包括: 试验力施加器，所述试验力施加器被构造为使用通过将电流供给到设置在磁场中的驱动线圈而产生的电磁力来产生试验力，所述试验力施加器被进一步构造为向所述压头施加试验力以将所述压头按压到所述样品的表面中； 温度检测器，所述温度检测器被构造为检测所述试验力施加器的温度；以及试验力校正器，所述试验力校正器被构造为基于由所述温度检测器检测到的温度来校正从所述试验力施加器产生的试验力。
2.根据权利要求1所述的硬度试验机，还包括: 试验力测量器，所述试验力测量器被构造为测量由所述压头施加到布置在上表面的所述样品上的试验力；以及 存储器，所述存储器被构造为储存基于由所述试验力施加器产生的试验力而产生的试验力校正表、由所述试验力测量器测量到的试验力测量值以及由所述温度检测器检测到的温度，其中所述试验力校正器被进一步构造为基于储存在所述存储器中的试验力校正表来校正由所述试验力施加器产生的试验力。
3.根据权利要求2所述的硬度试验机，还包括: 提升部，所述提升部被构造为在上下方向上移动所述试验力测量器； 进入量检测器，所述进入量检测器被构造为检测由所述试验力施加器按压到所述样品的表面中的所述压头的进入量； 确定器，所述确定器被构造为在由所述试验力施加器将所述压头按压到所述样品的表面中之后基于由所述进入量检测器检测到的所述压头的进入量致使所述提升部调节所述压头与所述样品相接触的位置的高度，所述确定器被进一步构造为确定所述压头与所述样品相接触的位置的高度是否处于预定的基准位置； 测量控制器，所述测量控制器被构造为致使所述试验力测量器测量施加到所述样品的试验力，所述测量控制器被进一步构造为当所述确定器确定所述高度处于所述预定的基准位置时致使所述温度检测器检测所述试验力施加器的温度；以及 表产生器，所述表产生器被构造为在所述测量控制器的控制下基于试验力的测量值以及所检测到的温度来产生所述试验力校正表。
【文档编号】G01N3/42GK104034618SQ201410076419
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2013年3月6日
【发明者】辻井正治, 森聪子 申请人:株式会社三丰